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1、数控加工 程序编制,绪论 数控机床及工作原理一.普通机床与数控机床的比较1,普通机床的工作过程,普通车床的主要组成部件主轴箱及主轴刀架进給箱尾座溜板箱(丝杆,光杆)床身,普通机床的工作过程主轴箱及主轴: 工件旋转人工操作大,中拖板: 刀架移动进行切削自动: 通过丝杆或光杆使刀架移动进行切削,2,数控机床的工作过程数控机床的主要组成部件,数控装置(CNC):输入,信息处理,输出 伺服系统:主轴驱动单元,进給驱动单元,主轴电机,进给电机 测量反馈系统:检测元件及检测电路 机床主机:床身,主轴,进给机构,刀架等机械部件,数控机床的工作过程,CNC装置,伺服系统,机床,输入装置,位置反馈信号,辅助功能
2、信号,数控机床实现加工的必要条件:建立坐标系,机床坐标系的建立标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控机床上的成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现，这个坐标系被称之为机床坐标系。 。,第1章 数控机床加工程序编制基础,标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定： 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为90。则大拇指代表X坐标，食指代表Y坐标，中指代表Z坐标。 2)大拇指的指向为X坐标的正方向，食指的指向为Y坐标的正方向，中指的指向为
3、Z坐标的正方向。 3)围绕X、Y、Z坐标旋转的旋转坐标分别用A、B、C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为X、Y、Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标A、B、C的正向。,第1章 数控机床加工程序编制基础,（3）运动方向的规定增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向，下图为数控车床上两个运动的正方向。,第1章 数控机床加工程序编制基础,、坐标轴方向的确定 （1）Z坐标 Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。,第1章 数控机床加工程序编制基础,（2）X坐标X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面
4、内。确定X轴的方向时，要考虑两种情况： 1）如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。 2）如果刀具做旋转运动，则分为两种情况： Z坐标水平时，观察者从刀具主轴后端向工件看时，+X运动方向指向右方；Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。,第1章 数控机床加工程序编制基础,（3）Y坐标 在确定X、Z坐标的正方向后，可以用根据X和Z坐标的方向，按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。,第1章 数控机床加工程序编制基础,3、机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准
5、参考点。 （1）数控车床的原点 在数控车床上，机床原点一般取在卡盘端面与主轴中心线的交点处。同时，通过设置参数的方法，也可将机床原点设定在X、Z坐标的正方向极限位置上。,第1章 数控机床加工程序编制基础,4、机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。下图为数控车床的参考点与机床原点。,第1章 数控机床加工程序编制基础,建立机床坐标系（回零操作
6、）的目的是要使刀架（即刀具）有一个确定的坐标值，为建立工件坐标系作准备,本章小结：1，数控編程是指定刀具的运动；2，刀具是在机床坐标系上运动3，数控程序只能使用所用数控机床规定的坐标；4，数控程序中的坐标方向要与所用数控机床规定的坐标方向一致,第二章 数控机加工程序编制基础,第一节 数控加工程序编制的概念1、程序中机床运动的表示 功能字母 G坐标字母XYZ(UVW)ABC后跟数值,2,切削参数切削速度 F切削厚度（背吃刀量） X,Y,Z的坐标量决定主轴转速 S3，切削用刀 T4，其它功能 M,5，程序格式 1）、程序段格式一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和
7、数据的安排形式。表示一次要完成的任务。程序段格式举例： N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T02 M08 N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30.2，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）,第二节 数控编程的常用功能指令1 、快速点位运动指令 G00G00 X(U)_ Z(W)_；,指令中X、Y、Z后的数值值是快速点定位的终点坐标值坐标值是指刀位点的坐标值,刀位点:代表刀具上在工件坐标系的一个点.指令中X,Y,Z的坐标值是指该点的运动.,注意：在没有建立工件坐标系之前，终点坐标值是指刀位点在机床坐标系中的数值问题：开机后，建立了
8、机床坐标系。就执行G00 X 60.0 Z 70.0程序段，1）若是数控车床，刀架运动到什么地方？2）若是数控铣床，刀架运动到什么地方？,2、直线插补指令 G01直线插补指令用于产生按指定进给速度F实现平面或空间的直线运动,指令格式： G01 X(U)_Y(V)_Z(W)_F_；X、Y、Z后的值是刀具移动的终点坐标值,绝对方式编程： G90 G01 X10 Y10 F100,增量方式编程： G91 G01 X-10 Y-20 F100,3、圆弧插补指令G02 /G03G02/G03 X(U)_Z(W)_I_K_F_；G02/G03 X(U)_Z(W)_R_F_；G02为按指定进给速度的顺时针圆
9、弧插补G03为按指定进给速度的逆时针圆弧插补。,X、（Y）、Z后的值是刀具移动的终点坐标值I ,(J),K后的数值是园心相对于起点的X,(Y),Z的相对坐标值;R 园弧半径,100,30,10,50,80,70,第三节 数控加工的工艺设计工艺（过程）在生产过程中，直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置的过程。机械加工工艺规程的内容1、分析零件图和产品装配图2、工艺审查,3、确定零件生产类型4、确定毛坯5、拟定工艺路线6、确定设备7、确定各工序切削参数,8、确定各工序的技术要求及检验方法9、编制工艺文件,数控加工工艺在普通机床加工工艺的基础上，具有下述特点刀具的运动过程刀具几何尺
10、寸切削参数走刀路线等编入程序,一、数控加工工艺内容的选择选择适合数控加工的内容二、数控加工工艺性分析尺寸标注尺寸完备一次定位三、数控加工工艺路线的设计,四、数控加工工序的设计1、零件定位找正夹紧及夹具2、刀具选择3、确定刀具与工件的相对位置建立加工坐标系对刀点:刀具相对工件运动的起 点对刀 :使刀位点与对刀点重合,4,确定加工用量5、建立编程坐标系，根据走刀路线编程 五、数控加工专用技术文件的编写1、数控加工工艺卡2、数控加工进给路线图,编程坐标系的建立编程坐标系是编程人员根据所使用的数控机床的机床坐标系在零件图上建立的坐标系。编程坐标系供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实
11、际装夹位置。如下图所示，其中O2即为编程坐标系原点。,第1章 数控机床加工程序编制基础,编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致，如下图所示为车削零件的编程原点。,第1章 数控机床加工程序编制基础,一、 选择编程原点为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，要选择一个合理的编程原点。车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。,第1章 数控机床加工程序编制基础,铣削零件的编程原点，X、Y向零点一般可选在设计
12、基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值来计算坐标值。,第1章 数控机床加工程序编制基础,程序编制中的数学处理根据被加工零件图样，按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。数学处理一般包括两个内容：根据零件图样给出的形状，尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等），
13、计算出编程时所需要的有关各点的坐标值。,第1章 数控机床加工程序编制基础,二、 基点与节点1、基点 零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。基点坐标是编程中必需的重要数据。A、B、C、D、E为基点。,2、节点数控系统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点。对下图所示的曲线用直线逼近时，其交点A、B、C、D、E、F等即为节点。,第1章 数控机床加工程序编制基础,三、 数控加工误差
14、的组成数控加工误差数加是由编程误差编、机床误差机、定位误差定、对刀误差刀等误差综合形成。即：数加=f(编+机+定+刀) 其中： （1）编程误差编由逼近误差、圆整误差组成。 （2）机床误差机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。 （3）定位误差定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。 （4）对刀误差刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。,第1章 数控机床加工程序编制基础,本章小結：1，編写数控程序时要建立編程坐标系，确定編程原点；2，加工时，要建立工件坐标系，即把编程坐标系搬到工件上。,数控零件加工工艺分析80120棒料,1,零件图工艺分析加工内容加工要求工艺措施:1)公差值较小,编
15、程取基本尺寸2)左右端面都为多个尺寸的设计基准,相应工序加工前,应该先将左右端面加工出来3)内孔尺寸较小,加工1:20锥孔,32孔及150斜面时需掉头装夹,2,确定装夹方案内孔加工以外圆定位,用三爪卡盘夹紧外轮廓加工,设计一圆锥心轴装置,用三爪卡盘夹紧左端,用尾座顶尖顶紧心轴右端中心孔.,3,确定加工顺序及走刀路线,4,刀具选择车端面:450硬质合金端面车刀钻中心孔:5中心钻钻底孔: 26钻头镗內孔: 镗刀自右向左车外表面:900右偏刀自左向右车外表面:900左偏刀车M45螺纹: 600外螺纹车刀,5,切削用量选择6,数控加工工艺卡,第三章 数控车床的程序编制第一节 数控车床程序编制基础一、数
16、控车床的主要功能1、数控车床车削功能刀尖圆弧半径自动补偿2、车削中心数控车床，刀库和换刀机械手动力刀具功能：可使用铣刀，钻头等回转刀具。C轴位置控制功能：主轴可作C轴,双轴车削中心：加工零件可在两主轴间交换,第二节 数控车床程序编制的基本方法（FANUC-0TJ数控系统）一、F功能F后的数值可表示主轴每转的刀削进给量或每分钟进给量 二、S功能S后的数值可表示主轴的转速或切削点的线速度,三、T功能T后面有四位数值，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号和刀尖圆弧半径补偿号。,刀尖圆弧半径,刀尖圆弧半径补偿指令G41 左补偿 刀具在零件左侧进给G42 右补偿 刀具在零件右侧进给G40 取消补偿,刀具位置（长度）补偿使用多把刀具时，通常取刀架中心位置为程原点。刀具实际移动轨迹由刀具位置补偿控制。指令格式：T- - - -前两位是刀具编号，后两位是补偿值存储单元编号。补偿号为00为取消位置补偿。程序运行前，要将补偿值存入T中的补偿号对应的存储单元。,
